点云与网格有什么区别?您需要哪一种?

点云和网格可以来自同一次无人机航飞,在屏幕上看起来也相似,但它们存储的内容不同。点云是数以百万计的独立实测点。网格是在点与点之间张开的三角形所组成的连续表面。了解两者的区别,就知道该用哪一种计算方量、给客户看哪一种,以及把哪一种发送到网页查看器。

点云存储什么

点云是一组三维点,每个点都有 X、Y、Z 坐标,通常还有更多信息:来自照片的颜色、地面、植被或建筑等类别,激光扫描还有强度值。点与点之间什么都没有。放大到足够近时,您可以看穿点云,因为它是一组采样,而不是一个表面。

这正是它用于量测的优势。每个点都是一次观测,类别让您能把地面与地面上的物体分开,仅用地面类即可构建裸地表面。在摄影测量中,密集点云是第一个完整成果;网格、高程模型和正射影像都由它派生。

网格存储什么

网格是一组连接成三角形的顶点,它们共同构成开放或封闭的表面。网格可以带纹理:把影像包裹到三角形上,使模型从任何角度看都像真实的现场。由于表面是连续的,网格会被渲染成实体,光照和阴影可以作用于其上,放大时也依然清晰可读。

三角形是一种解释。在两个顶点之间,网格假定是一个平面,因此它会填补小空洞,也可能抹平真实的细节。逐点的类别通常不属于网格的一部分,这就是地面滤波要在点云上而不是在模型上进行的原因。

如何由点云构建网格

这一步称为表面重建,分为两类。2.5D 表面在地面上的每个位置只保留一个高程,就像地形模型或 TIN;它适用于地面、料堆和采场底部,三角化也很简单。完整的三维表面可以描述垂直墙面、采石场工作面和悬挑;它通常通过对点拟合一个隐式曲面、再从中提取三角形来构建。

Stream Capture 从同一个密集点云生成这两种网格:用于地形工作的表面网格,以及默认生成的、可以贴合墙面和悬挑的完整三维表面网格。随后,模型的每一部分都从看得最清楚的照片中取色,依据是投影面积、在画面中的居中程度和清晰度,并在接缝处进行色彩平衡。

点云与网格一览

两者并非竞争关系。大多数项目保留点云用于量测、保留网格用于展示,而两者都出自同一次处理。

点云与网格的比较:各自存储什么、适合做什么以及常用文件格式
点云网格
存储内容带颜色和类别的独立三维点连接成三角形的顶点,常带纹理
采样之间什么都没有:空洞保持可见一个平面:空洞被桥接
地面分类逐点(地面、植被、建筑、噪声)通常没有
最适合高程模型、方量、地面滤波、变化检测展示、检查、网页与三维查看器
常用格式LAS、LAZ、COPC、PLY、CSVOBJ、GLB(glTF)、PLY

应该用哪一种?

用点云,或由点云生成的 DSM 和 DTM 来计算方量、等高线和挖填方:它们是实测成果,而地面类别使裸地模型成为可能。在形状和外观重要的地方使用网格:向客户展示现场、检查构筑物、把模型放进网页或三维查看器。如果墙面很重要,除了垂直航线外还要拍摄倾斜照片,因为垂直向下的相机几乎看不到垂直面,而点云和网格都无法呈现任何照片都没看到的东西。

常见问题

点云和网格有什么区别?

点云是一组带颜色、通常还带类别的独立三维点,点与点之间什么都没有。网格把点连接成三角形,形成连续表面,并可以带照片纹理。

网格比点云更精确吗?

不是。网格由点云派生。它可以平滑噪声,但也会用平面三角形桥接空洞,并可能抹圆真实细节,因此点云仍是实测成果。

点云可以转换成网格吗?

可以。表面重建会把点云变成网格,既可以是每个位置一个高程的 2.5D 表面,也可以是能够贴合墙面和悬挑的完整三维表面。

应该用点云还是网格计算方量?

用点云,或由它生成的 DSM 和 DTM。点云中的地面类别使裸地表面成为可能,而高程模型就是实测格网。

TIN 是网格吗?

是的,TIN 是 2.5D 三角网格:地面上的每个位置只有一个高程。它能很好地描述地形,但无法描述垂直墙面或悬挑。

点云和网格使用哪些文件格式?

点云通常是 LAS 或 LAZ,也有 COPC、PLY 或 CSV。网格通常是 OBJ 或 GLB(glTF),PLY 两者都可以存储。

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